家用水質(zhì)處理器的設(shè)計(jì)及改良

本 科 畢 業(yè) 論 文針對(duì)于家用水質(zhì)處理器的設(shè)計(jì)及改良的探究學(xué)院名稱： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 二一七 年 三 月I針對(duì)于家用水質(zhì)處理器的設(shè)計(jì)及改良的探究摘要：水資源是人類了賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。人體中百分之九十八的成分。生活中水對(duì)人體的意義非常重大。關(guān)系到人類的生存和發(fā)展，本文從水污染現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合人類生活用水中遇到的一些問題，以及按照水質(zhì)和用途的不同對(duì)家庭用水的劃分，來引出家用水質(zhì)處理器的應(yīng)用和人類水質(zhì)生活的問題。家用水質(zhì)處理器是目前家庭中用于凈水的主要設(shè)備，肩負(fù)著人們洗滌用水、澆灌用水、飲用水等的制作和保障工作，和人們的生活密切相關(guān)。家用凈水器得到了廣泛的推廣和使用，其穩(wěn)定性得到了廣大群眾的普遍認(rèn)可。但是，其傳統(tǒng)家用凈水器在成本控制、能源利用、結(jié)構(gòu)維修等方面存在著一些問題，給人們?nèi)粘５氖褂迷斐闪艘欢ǖ挠绊?。?duì)家用水質(zhì)處理器的設(shè)計(jì)和改良對(duì)人類健康用水、節(jié)約用水、節(jié)能用水具有著非常深遠(yuǎn)的意義。通過研究和改善現(xiàn)階段家用水質(zhì)處理器能夠有效的對(duì)現(xiàn)有的水質(zhì)處理器進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)其成本的降低以及廚房空間利用率的提升。從生活中的實(shí)踐出發(fā)，結(jié)合一些水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合家用水質(zhì)處理器的設(shè)計(jì)原理，積極地探尋改良措施，讓家用水質(zhì)處理器更好的為人類的用水安全保駕護(hù)航。關(guān)鍵詞：家用水質(zhì)處理器；設(shè)計(jì)；改良；第 1 頁 共 29 頁目 錄目 錄 .1第 1 章 引言 .21.1 水污染 .21.1.1 我國(guó)水污染現(xiàn)狀 .31.1.2 水污染的處理方法 .41.2 家庭用水 .41.3 家用水質(zhì)處理器 .51.3.1 家用水質(zhì)處理器的發(fā)展 .51.2.2 家用水質(zhì)處理器的分類 .6第 2 章 家用水質(zhì)處理器使用的重要性 .62.1 水質(zhì)和人體健康 .62.1.1 水是生命的重要組成部分 .62.1.2 水在人體的生理作用 .72.1.3 體液是生命控制系統(tǒng)之一 .82.2 供水現(xiàn)狀 .82.2.1 水資源嚴(yán)重短缺 .82.2.2 地下水超采態(tài)勢(shì)嚴(yán)峻 .92.2.3 水資源分布不平衡 .92.2.4 自來水浪費(fèi)嚴(yán)重 .9第 3 章 常見的家用水質(zhì)處理器原理 .103.1 家用水質(zhì)處理器常見的問題 .103.1.1 一般家用水質(zhì)處理器應(yīng)用過程中的問題 .103.1.2 反滲透處理裝置 .11第 2 頁 共 29 頁3.2 普通家用處理器原理 .113.3 反滲透處理裝置 .12第 4 章 家用水質(zhì)處理器的改良 .124.1 家用凈水器改良設(shè)計(jì)原理 .134.2 家用凈水器改良設(shè)計(jì)方案 .14第 5 章 家用水質(zhì)處理器的發(fā)展趨勢(shì) .17第 6 章 結(jié)論 .17參考文獻(xiàn) .18致 謝 .21第 1 章 引言隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，人們的生活水平的得到了質(zhì)的改變。物質(zhì)生活的極大豐富使人類更加注重自己的健康問題。但是，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人口的第 3 頁 共 29 頁持續(xù)增加，對(duì)能源需求也在不斷增長(zhǎng)，與此同時(shí)，人類的環(huán)境意識(shí)不強(qiáng)、片面的強(qiáng)調(diào)發(fā)展導(dǎo)致了很多的環(huán)境問題，嚴(yán)重影響和制約著人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。在諸多的環(huán)境問題中，水污染是和人體相關(guān)最為緊密的一種。水污染是環(huán)境污染中的重大問題，對(duì)社會(huì)發(fā)展和人民生活都帶來了不同程度的惡劣影響。水作為人體內(nèi)醫(yī)必須的物質(zhì)是人么賴以生存的根本。人們?cè)谌粘５纳钣盟幸彩谴嬖谥欢ǖ膯栴}，需要積極的改善和解決。家用水質(zhì)處理器的應(yīng)用對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钣盟膬艋鸬搅岁P(guān)鍵的作用，是現(xiàn)在社會(huì)中最為重要的生活凈水方式之一。家用水質(zhì)處理器的產(chǎn)生和普及，是人類解決生活用水問題的必然選擇。本文從日常生活用水中的問題出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)階段家用水質(zhì)處理器的結(jié)構(gòu)原理來提出一些改良的建議和方法，在方便人類生活的同時(shí)來達(dá)到更好的水質(zhì)凈化效果。1.1 水污染人類正面臨著一個(gè)全球性危機(jī)水污染。水污染日益嚴(yán)重，飲水質(zhì)量越來越差。世界衛(wèi)生組織公布的資料表明，全世界發(fā)展中國(guó)家 13 的城市人口得不到安全衛(wèi)生的飲用水。全世界 8090的疾病與 33的死亡率與受污染的飲用水有關(guān)，平均每天有 2.5 萬人死于通過水傳染的疾病。因飲用受污染的水，全世界每年有 3500 萬人患心血管疾病、7000 萬人患膽結(jié)石、9000 萬人患肝炎病，3000 萬人死于肝癌、胃癌，500 萬 5 歲以上的兒童喪生。有國(guó)外媒體發(fā)表醫(yī)科教授文章，指出：全世界自來水中已測(cè)出 2221 種化學(xué)污染物”，美國(guó)自來水中有 767 種，其中 109 種為三致物質(zhì)(致癌、致突變、致畸變)。美國(guó)國(guó)立癌癥研究所對(duì)自來水中 109 種物質(zhì)進(jìn)行了分類，確認(rèn)的致癌物20 種，可疑致癌物 24 種，助癌物和促癌物 18 種，致突變物 47 種。1.1.1 我國(guó)水污染現(xiàn)狀我國(guó)沒有一處自來水可達(dá)標(biāo)直接生飲。1996 年國(guó)務(wù)院發(fā)展研究中心、國(guó)家教委、衛(wèi)生部等 13 個(gè)部委聯(lián)合簽發(fā)的文件指出：全國(guó) 79的人正在飲用有害的污染水。其中約有 7 億人飲用大腸桿菌超標(biāo)水；1.7 億人飲用有機(jī)物污染水；0.7 億人飲用高氟水；0.35 億人飲用高氟化物水。第 4 頁 共 29 頁有媒體稱，今天“地球上的水已經(jīng)成為各類病菌傳播的重要載體”。據(jù)估計(jì)，已有 96000 種有機(jī)物通過不同途徑進(jìn)入人類環(huán)境，尤其是水環(huán)境。我國(guó)是世界上污水排放量最大、增加速度最快的國(guó)家之一。全國(guó) 90以上的城市水域受到了不同程度的污染，近 70的飲用水水源不符合國(guó)家規(guī)定的水源水標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)水資源總量雖然較多，但是我國(guó)的人均水資源占有量卻是比全球的平均值都要低。然而，我國(guó)的淡水資源是存在很多問題，第一，從我國(guó)的地理區(qū)域來看，長(zhǎng)江以南的淡水分布較為豐富，可是我國(guó)大面積的耕地種植卻是在北方，耕地和人口也極其不均勻。第二，淡水資源在我國(guó)的使用率和使用效率不成正比，當(dāng)然很多的過度開發(fā)是不可忽略的。第三，從灌溉方面來看，北方耕地種植大戶在灌溉方式上和南方相比比較傳統(tǒng)和落后，因此在利用率上較低，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)。目前自來水廠仍采用 200 多年前就采用的混凝、沉淀、過濾、氯氣消毒四段凈水工藝，這種工藝只能去除源水中懸浮物和病源微生物，但無法去除水中的有機(jī)污染物；并且在水的漫長(zhǎng)輸送過程中，其中所含的有機(jī)污染物與氯氣反應(yīng)生成多種具有三致作用的消毒副產(chǎn)品，如三氯甲烷、四氯化碳等鹵代烴化合物，致使自來水的致突變性比源水更強(qiáng)?，F(xiàn)在城市自來水的標(biāo)準(zhǔn)雖然不斷提高，但是其基本工藝沒有改變。醫(yī)藥審批要求必須進(jìn)行“三致試驗(yàn)”，通過后才能進(jìn)入市場(chǎng)，這是因?yàn)樵S多有機(jī)污染物具有致癌、致畸、致突變?nèi)滦浴？膳碌氖牵匀画h(huán)境的水甚至一些自來水中含有這些三致物質(zhì)。水污染上在化學(xué)污染和物理污染上也很嚴(yán)重。一些紡織，重金屬等一旦對(duì)水資源污染，很難在短期治理好。我們?nèi)粘Ｉ钪?，難免會(huì)造成很多生活污水來自日常的洗滌，在農(nóng)業(yè)方面的農(nóng)藥和化肥也是對(duì)造成水污染不可忽視的。一般來說，天然水體自己本身是有自凈能力，能夠?qū)⑺w內(nèi)的污染物進(jìn)行分解，但是天然水體的凈化是有限的，若超出自凈能力，多余的污染物也會(huì)對(duì)本身的自凈能力有所影響，甚至?xí)率棺詢裟芰τ兴陆担瑥亩斐奢^為嚴(yán)重的水體污染。而今，我們的生活唯一不能缺少的便是水資源，它制約著全球的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同樣，我們的生活質(zhì)量也被制約著。第 5 頁 共 29 頁1.1.2 水污染的處理方法一般水污染的處理方法分為物理法和化學(xué)法。物理法主要是通過吸附作用，采用活性炭吸附，將水體內(nèi)的污染物吸附，但是對(duì)膠體和溶解度低的污染物作用不大。而化學(xué)方法主要是氧化法，是用強(qiáng)氧化劑來氧化污染物，在水體內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來降解污染。這兩種方法是常用的治理水污染的方法，被廣泛的應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。但是，盡管有這些理論的治理方法。全球性水污染問題仍沒有得到有效的改善。對(duì)人類的生命威脅仍然很嚴(yán)重。1.2 家庭用水家庭用水是保障我們正常生活的基本用水，和人們的日常生活息息相關(guān)。家庭用水的種類劃分主要是依據(jù)其用途和對(duì)水中的不同要求來進(jìn)行的。家庭用水主要分為三級(jí)，第一級(jí)：戶外用水，這個(gè)對(duì)水質(zhì)的要求不高，不需要凈化，主要是用于澆灌花草等；第二級(jí)：生活用火，生活用水對(duì)水質(zhì)有一定的要求，家庭用水中有 95%的水被應(yīng)用于清潔人體、沖廁、以及室內(nèi)衛(wèi)生。這類水質(zhì)的基本要求是出去水中的雜質(zhì)和硬度，以有利于洗浴和各種洗滌工作的順利完成、有利于家庭用水設(shè)備的使用和維護(hù)為標(biāo)準(zhǔn)；第三極：飲用水，飲用水需要得到進(jìn)一步的凈化，以達(dá)到健康、安全、衛(wèi)生以及改善口感的目的。不少的家庭有許多的盆栽植物，需要澆水，可以將淘米水或者是洗菜的水來澆花，但是需要注意的是，廢水中不能夠帶油性物質(zhì)。一般來講，淘米、洗菜的水澆花用不完可以積攢起來進(jìn)行沖廁。通過這樣的方式來有效的減少污水的排放量。1.3 家用水質(zhì)處理器家用水質(zhì)處理器是我國(guó)目前普遍采用的家用水質(zhì)處理裝置。家用水質(zhì)處理器是一種終端保護(hù)裝置，直接安裝在家庭的廚房里。我國(guó)家用凈水器與 80 年代初始于上海，這與上海自來水水質(zhì)有關(guān)。早期的水質(zhì)處理器產(chǎn)品主要使用活性炭，或活性炭與微孔濾膜組合?；钚蕴磕軌蚋纳扑奈兜?，吸附水中的氯消毒第 6 頁 共 29 頁副產(chǎn)物。由于活性炭?jī)羲魇褂靡欢〞r(shí)間后，污染物存留于凈水器中，形成微生物生長(zhǎng)的溫床，使凈化后的水中細(xì)菌數(shù)增加。為了阻留細(xì)菌，在活性炭的后面加用了微孔過濾膜。早期的凈水器主要是利用活性炭去除水中令人厭惡的臭味，產(chǎn)品因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存在過濾有害物質(zhì)不徹底等缺點(diǎn)被逐漸淘汰。家用水質(zhì)處理器以膜技術(shù)為主導(dǎo)，單獨(dú)以膜構(gòu)成凈化水器，或與其他技術(shù)組合成凈化水器。如中空纖維超濾膜技術(shù)，它可以攔截水中的二次污染帶來的細(xì)菌、病毒、鐵銹、藻類、交替等有害物質(zhì)。而且還可以保留水中的有益元素。再如反滲透技術(shù)，其將大型水深度凈化設(shè)備小型化，由 45 組不用的膜組成凈化水器，自帶小型高壓泵，可以再家庭方便使用，性能與大型設(shè)備相同。1.3.1 家用水質(zhì)處理器的發(fā)展水質(zhì)處理器是指獨(dú)立的水凈化裝置。水質(zhì)處理器最早用于軍方，以解決戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)用水問題。20 世紀(jì) 70 年代，美國(guó)在飲用水中發(fā)現(xiàn)有害于人體健康的消毒副產(chǎn)物后，引起各國(guó)關(guān)注。作為人們的一種自我保護(hù)裝置，80 年代初水質(zhì)處理器出現(xiàn)于美國(guó)家庭。根據(jù)當(dāng)時(shí)的一些新聞媒介和調(diào)查機(jī)構(gòu)透漏，在許多美國(guó)人日常飲用的水中，含氯消毒后產(chǎn)生的“三致”污染物以及鉛、氯、砷等有礙健康的物質(zhì)，為了凈化飲用水，美國(guó)的許多家庭使用了小型水質(zhì)處理器。為了加強(qiáng)水質(zhì)處理器的管理，保護(hù)消費(fèi)者權(quán)益，1998 年我國(guó)衛(wèi)生部規(guī)定了水質(zhì)處理器市場(chǎng)準(zhǔn)入審批程序。審批程序制定中參考了美國(guó)、安德里亞等國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我國(guó)生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水質(zhì)處理器的安全性嚴(yán)格檢驗(yàn)與評(píng)審。即水質(zhì)處理器必須進(jìn)行嚴(yán)格衛(wèi)生評(píng)審規(guī)范。并不完善，于 2001 年衛(wèi)生部正式頒布了一系列生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評(píng)價(jià)規(guī)范。幾年來，得到了衛(wèi)生部提出“申報(bào)涉及生活飲用水水質(zhì)處理器”的產(chǎn)品數(shù)百件，截止到 2003 年 10 月，共批準(zhǔn)了 839 件產(chǎn)品。準(zhǔn)入制度的實(shí)施在規(guī)范凈水器市場(chǎng)，促進(jìn)水質(zhì)處理器質(zhì)量與品種的全面提升。近年來，凈化水器工業(yè)的發(fā)展很快，已經(jīng)迅速普吉島全國(guó)各地。據(jù)不完全同國(guó)際，目前全國(guó)已有近千家凈水器生產(chǎn)廠家，上海凈水器廠家曾多達(dá) 100 家。第 7 頁 共 29 頁市場(chǎng)商家用水質(zhì)處理器品種很多，有多種形式與原理的終端小型凈化水器、微型化的水質(zhì)深度處理裝置可供消費(fèi)選擇。1.2.2 家用水質(zhì)處理器的分類根據(jù)家用水質(zhì)處理器處理工藝的差異，結(jié)合衛(wèi)生部生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范（2001）中的分類，水質(zhì)處理器可分為一般水質(zhì)處理器和反滲透處理裝置。由于各類型家用水質(zhì)處理器的產(chǎn)品性能差異，1.一般水質(zhì)處理器一般水質(zhì)處理器基本由粗濾、活性炭和微濾（或超濾）三部分組成。其中粗濾是借助于濾料（或?yàn)V材）以截留一定大小的粒子，常規(guī)濾芯可以截留大于1m 的粒子，微濾通?？山亓舸笥?0.1m 粒子，而超濾可截留 0.001m 以上的粒子和大分子物質(zhì)（如細(xì)菌）及膠體狀物質(zhì)14。粗濾多選用聚丙烯纖維，微濾、超濾多選用聚砜或聚丙烯中空纖維等，前者多用于預(yù)過濾，后者多置于活性炭吸附之后，能夠有效去除懸浮顆粒、膠體和細(xì)菌等污染物15。2.反滲透處理裝置家用水質(zhì)處理器中的反滲透處理裝置（俗稱純水機(jī)），是通過反滲透膜來進(jìn)行選擇性透過的水凈化處理方式，可去除水中金屬離子，降低水中消毒副產(chǎn)物以及耗氧量等有機(jī)污染物21。純水機(jī)在制作純水的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)比例的廢水，通常兩者之間的比例為 1：2-1：3。是常見的家用水質(zhì)凈化裝置。第 2 章 家用水質(zhì)處理器使用的重要性2.1 水質(zhì)和人體健康2.1.1 水是生命的重要組成部分水是我們?nèi)梭w的重要組成部分，對(duì)人體的生命活動(dòng)具有著重要的意義。水是生命三要素（能量，營(yíng)養(yǎng)，水）之一，水是生命的源泉，沒有水就沒有生命。古人云：水為萬化之源，土為萬物之母，飲資于水，食之于土，飲食者，人之命脈也。水是人生命的重要組成部分。人體細(xì)胞的重要成分是水，水占人體比第 8 頁 共 29 頁重的 6070%。血液的 83也是水，水是構(gòu)成人體的必不可缺的原料。明代醫(yī)學(xué)家李時(shí)珍在本草綱目中指出：“好水是百藥之王，壞水是萬病之源”。人體時(shí)刻都不能離開水，水是維持人體生命活動(dòng)的重要組成成分。2.1.2 水在人體的生理作用人體一切的生命活動(dòng)都離不開水。水在人的生理活動(dòng)中起著決定性的作用。各種營(yíng)養(yǎng)素都是必須溶解于水，才能被吸收人體都是借助充足的水來維持包括消化排泄，循環(huán)運(yùn)動(dòng)、調(diào)節(jié)體溫、潤(rùn)滑等新陳代謝和生理活動(dòng)的正常功能。1幫助消化吸收、排泄廢物食物，須經(jīng)牙齒咀嚼和唾液的潤(rùn)濕，經(jīng)食道到腸胃才能完全消化而被吸收，如果缺少了水，消化吸收功能便無法完成。食物經(jīng)消化吸收后所剩殘?jiān)鼜U物，須經(jīng)大便來排出體外，排泄都需要水分幫助才能順利進(jìn)行。2維系新陳代謝和生理活動(dòng)水可溶解各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，脂肪和蛋白質(zhì)等